小麦凝集素VER2参与植物春化响应的分子及表观遗传机制

【作者】 肖军； 邢立静； 徐云远； 种康；

【机构】 中国科学院植物研究所；

【摘要】 前期研究结果表明小麦春化响应基因VER2的编码蛋白为具有N-乙酰氨基葡萄糖和半乳糖结合特性的凝集素。免疫细胞化学定位分析表明春化处理时VER2主要定位于茎顶端和幼叶的类核结构上,在胞质中有很弱的信号。而脱春化处理时蛋白定位于细胞质中。蛋白双向电泳结合western检测结果表明春化可以诱导VER2的磷酸化修饰。用蛋白O-GlcNAc修饰位点的专一性抗体进行western检测表明春化可以诱导整体水平蛋白的O-GlcNAc修饰程度的提高,而蛋白整体水平O-GlcNAc修饰的改变对于生物体响应环境起着重要的调节作用。免疫共沉淀实验表明春化可以诱导VER2和O-GlcNAc修饰的蛋白结合,提示VER2可能介导了春化过程中的O-GlcNAc信号。将VER2异源转化拟南芥,发现无论是长日照还是短日照,在未春化处理时VER2过表达导致开花延迟,而在春化处理后随着处理时间的延长,转基因植株的开花时间趋近于野生型,遗传分析表明VER2对拟南芥开花时间的调控依赖于FLC途径。进一步的ChIP分析表明,在未春化时VER2超表达拟南芥中组蛋白H3Ac以及H3K4me2的修饰程度无论是总体上还是在FLC染色质区域都明显升高。而在春化40天处理后,超表达VER2的转基因植株中H3Ac的总体水平下降,H3K27me3的总体水平上升,同时在FLC的染色质区域也存在同样的变化趋势。即VER2可能通过影响组蛋白的修饰来调控FLC的转录水平。用表达VER2-GFP融合蛋白的转基因拟南芥观察春化对VER2亚细胞定位的影响,发现春化处理亦诱导VER2向细胞核的聚集,暗示VER2在春化前后可能与不同的蛋白发生相互作用从而行使其功能。利用免疫沉淀结合LC-MS/MS的方法寻找到了小麦和拟南芥中共有的与VER2互作的蛋白。对蛋白之间相互作用机制的深入研究将有可能揭示VER2调控植物春化响应的内在机理。更多还原